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Un difusor , en un contexto automotriz, es una sección moldeada de la parte trasera del automóvil que mejora las propiedades aerodinámicas del automóvil al mejorar la transición entre el flujo de aire de alta velocidad debajo del automóvil y el flujo de aire libre mucho más lento de la atmósfera ambiental . Funciona al proporcionar un espacio para que el flujo de aire debajo de la carrocería se desacelere y se expanda (en volumen, ya que se supone que la densidad es constante a las velocidades a las que viajan los automóviles) de modo que no cause una separación excesiva del flujo y arrastre , al proporcionar un grado de " relleno de estela " o, más exactamente, recuperación de presión . El difusor en sí acelera el flujo frente a él, lo que ayuda a generar carga aerodinámica . Esto se logra creando un cambio en la velocidad del aire que fluye debajo del difusor al darle un ángulo de inclinación que, a su vez, genera un cambio en la presión y, por lo tanto, aumenta la carga aerodinámica .
Cuando se utiliza un difusor, el aire fluye hacia la parte inferior de la carrocería desde la parte delantera del coche, acelera y reduce la presión . Hay un pico de succión en la transición entre la parte inferior plana y el difusor. Esta transición es donde generalmente se encuentra la presión más baja y se denomina garganta del difusor. Luego, el difusor hace que este aire de alta velocidad vuelva a su velocidad normal y también ayuda a rellenar el área detrás del coche, lo que hace que toda la parte inferior de la carrocería sea un dispositivo de producción de carga aerodinámica más eficiente al reducir la resistencia aerodinámica del coche. El difusor también imparte impulso ascendente al aire, lo que aumenta aún más la carga aerodinámica.
El borde delantero o posterior de un difusor puede recibir un nolder (un pequeño borde, protuberancia o ala precisa para mejorar su rendimiento).
La parte trasera de los bajos de un coche es donde normalmente se encuentra el difusor trasero. Funciona acelerando la velocidad del flujo de aire debajo del coche. En la estación de salida del difusor, el flujo de aire tiene la misma presión y velocidad que el ambiente. Dado que su geometría se expande hacia la región trasera, el área de salida es mucho mayor que la entrada, por lo que, para el principio de conservación de la masa, el flujo de aire tendrá una velocidad mucho mayor en la entrada del difusor y, en consecuencia, debajo de toda la carrocería del coche. La consecuencia del aumento de la velocidad del flujo es una reducción de la presión según el principio de Bernoulli [1] . Dado que la presión debajo del coche es menor que en el lateral y por encima del coche, se produce una carga aerodinámica si se implementa correctamente.
También existen difusores delanteros (especialmente en los prototipos de Le Mans o en coches similares); sin embargo, generan carga aerodinámica puramente a partir del intercambio de impulso con el aire, ya que no hay nada delante de ellos que pueda conducir. Un difusor delantero mal diseñado puede crear una región de baja presión hacia la parte delantera del coche que ralentiza el aire que circula detrás de él y reduce la eficacia del resto de la parte inferior de la carrocería. Los difusores delanteros suelen dirigir el aire fuera del coche para que no afecte al resto de la parte inferior de la carrocería. El aire puede ventilarse a través de un canal o expulsarse cerca de las ruedas delanteras.
La inyección de los gases de escape en el difusor trasero también puede ayudar a extraer el aire de debajo del coche. Los gases de escape energizan eficazmente la capa límite, lo que ayuda a aumentar la presión de la corriente de aire de baja presión y rápido movimiento de nuevo a la presión atmosférica ambiental en la salida del difusor. Este aire de rápido movimiento ayuda a evacuar el difusor más rápidamente, lo que ayuda a reducir la presión en la parte inferior de la carrocería. Sin embargo, esto hace que el difusor sea bastante sensible a la velocidad del motor. Cuando el conductor levanta el pie del acelerador , el flujo de escape se reduce en gran medida, lo que hace que el difusor sea menos eficaz, privando al vehículo de carga aerodinámica. Por lo tanto, la maniobrabilidad se ve afectada negativamente.
La carrocería del coche también interactúa con el flujo que pasa por el difusor. Además de crear carga aerodinámica, el alerón delantero y el morro intentan mantener el "aire limpio" fluyendo alrededor y, lo que es más importante, por debajo del coche. [3] El aire limpio debajo del coche evita que se produzca una separación del flujo en el difusor, lo que reduciría gravemente su rendimiento. El alerón trasero también afecta al difusor. Cuando el alerón está montado bajo y cerca del difusor, la baja presión debajo del alerón ayuda a succionar aire a través del difusor. Los coches, como el Toyota Eagle MkIII y el Jaguar XJR-14, emplearon alerones de dos niveles para mejorar este efecto. Un perfil se montó alto, para alcanzar un aire relativamente limpio. El otro perfil se montó casi al ras de la carrocería detrás del chasis. El perfil de este alerón se utiliza para impulsar el difusor, creando esa zona de baja presión para ayudar a mover el aire desde la parte inferior de la carrocería. Según Hiro Fujimori, aerodinámico del proyecto Toyota Eagle MkIII , este alerón biplano produjo un 18% más de carga aerodinámica para la misma resistencia que un alerón normal. [4] Por el contrario, con esta ala "Barón Rojo" se podrían lograr niveles de carga aerodinámica iguales para una resistencia significativamente reducida.
En 2009, la parrilla de Fórmula 1 se vio envuelta en una polémica. El culpable fue el llamado difusor de dos pisos introducido al principio por Brawn GP , WilliamsF1 y Toyota Racing , pero que luego fue puesto en uso por todos los equipos. Estos tres equipos habían explotado una laguna en las reglas que permitía un mayor volumen en el difusor. Las reglas establecían que el difusor debía comenzar en un punto alineado con la línea central de las ruedas traseras. La laguna permitía agujeros en la parte inferior de la carrocería, perpendiculares al plano de referencia (no visibles como un agujero cuando se mira directamente desde arriba), que alimentaban un canal difusor que estaba por encima del difusor principal. Esto aumentó en gran medida la carga aerodinámica disponible y valía alrededor de medio segundo por vuelta, según Mike Gascoyne . [5] Los equipos decidieron permitir los difusores de dos pisos nuevamente para 2010. Sin embargo, para 2011, el Grupo de Trabajo Técnico de Fórmula 1 decidió prohibir los difusores de varios pisos. [6]
Como la parte delantera del coche ralentiza el aire sin un difusor, este es el lugar ideal para una entrada. Aquí se suele utilizar un divisor , que sirve para aumentar la cantidad de carga aerodinámica en la parte delantera del coche. La corriente de aire se estanca por encima del divisor mediante una presa de aire, lo que provoca una zona de alta presión. Por debajo del divisor, el aire se redirige lejos de la zona de estancamiento y se acelera, lo que hace que la presión baje. Esto, combinado con la alta presión sobre el divisor, crea carga aerodinámica. Cuanto mayor sea el área del divisor, más carga aerodinámica se genera. En la mayoría de los coches de carreras de ruedas cerradas, la parte inferior del divisor se integra suavemente con la bandeja inferior, creando un gran plano que es impulsado por el difusor trasero. Algunos coches de carreras, como el Toyota GT-One , utilizan un difusor adicional inmediatamente detrás del divisor para ayudar a crear más carga aerodinámica. [7] El aire extraído por este difusor se expulsa a través de las rejillas de ventilación de los pontones o por encima del coche alrededor de la cabina.
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